(57)【要約】【課題】  本発明は、車両が走行中に、縁石への乗り上げや急旋回などの際に過大なモーメント荷重を受けた場合でも、十分な耐久性を有する車輪用ハブユニットを提供することを課題としている。【解決手段】  転動体として、複列の円すいころを使用した車輪用ハブユニットにおいて、  車体取付けフランジと第１円すい外周軌道に連設された大鍔部との間に環状凹部を設け、しかも前記環状凹部の径方向の最小位置が、前記第一円すい外周軌道の外端部側への延長線よりも径方向に内方にあるように設定したことを特徴とする車輪用ハブユニットによって課題の解決を図る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周には第１円すい内周軌道および第２円すい内周軌道を有する外輪と、
軸方向に、外端部と、内端部とを有し、前記外端部に車輪取付けフランジを有し、かつ、前記外輪の第１円すい内周軌道に対向する第１円すい外周軌道を外端部側に一体または別体に有する軸体と前記軸体の前記内端部側に外嵌固定されて前記外輪の第２円すい内周軌道に対向する第２円すい外周軌道を有する内輪要素とを含むハブと、
前記外輪の第１および第２円すい内周軌道と、前記ハブの第１および第２円すい外周軌道との間に介在して、第１円すい外周軌道の大径部および第２円すい外周軌道の大径部にそれぞれ連設された大鍔部に設けられ前記第1および第２円すい外周軌道に略直角な鍔面により回転案内され、前記外輪と前記ハブとの相対回転を可能にする円すいころと、
前記円すいころを保持する保持器と、
を備えた車輪用ハブユニットにおいて、
前記ハブは前記外端部と前記第１円すい外周軌道の大径部に連設された大鍔部との間に環状凹部を設け、しかも前記環状凹部の径方向の最小位置を、前記第一円すい外周軌道の外端部側への延長線よりも径方向に内方にあるようにしたことを特徴とする車輪用ハブユニット。
【請求項２】
前記軸体の第１円すい外周軌道は、軸体と一体であることを特徴とする請求項１に記載の車輪用ハブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複列円すいころ軸受を使用した車輪用ハブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輪用ハブユニットとしては、転動体をボールにした形式と円すいころにした形式とが広く使用されている。例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すような転動体を円すいころにした形式の車輪用ハブユニットＨｕｚは、外周には車体取付けフランジ１ｆｚを有し、内周には第1円すい内周軌道１１ｚおよび第２円すい内周軌道１２ｚを有している外輪１ｚと、外端部側（車両外端側）には、車輪取付けフランジ２ｆｚを有し、内端部側（車両中心側）には内端部２３ｚを有し、外輪１ｚの外端部側の第1円すい内周軌道１１ｚに対向する第１円すい外周軌道２１ｚを一体に有する軸体２ｚの内端部側（車両中心側）には外輪１ｚの車両中心側の第２円すい内周軌道１２ｚに対向する第２円すい外周軌道３２ｚを有する内輪要素３ｚを外嵌しており、内端部２３ｚの加締めにより軸体１ｚに内輪要素３ｚを固定したハブＨｂｚと、外輪１ｚの第1円すい内周軌道１１ｚおよび第２円すい内周軌道１２ｚと、第１円すい外周軌道２１ｚおよび第２円すい外周軌道３２ｚとの間に介在する円すいころ４１ｚおよび円すいころ４２ｚと、外輪１ｚの両端部に固定された第１密封シール７１ｚおよび第２密封シール７２ｚとから構成されている。円すいころ４１ｚおよび円すいころ４２ｚは保持器５１ｚ、５２ｚによってそれぞれ保持されている。
【０００３】
図３（ａ）のＡ部を図３（ｂ）に拡大して示すように、大鍔部２４ｚの鍔面２５ｚと第１円すい外周軌道面２１ｚはいずれも研削加工が施される関係で、鍔面２５ｚと第１円すい外周軌道面２１ｚとが交わる稜線部は、研削状態を良好にするための研削逃げ部２６ｚが、環状に設けられている。大鍔部２４ｚの外周の円筒部２８ｚは第１円すい外周軌道２１ｚを車輪取付けフランジ２ｆｚ側に延長した延長線２１Ｌｚよりも径方向外方にあって、円筒形状のままで車輪取付けフランジ２ｆｚに連結している。
【０００４】
車輪用ハブユニットＨｕｚが使用中、モーメント荷重Ｍ（図中、反時計回り方向にハブに作用する荷重）を受けると、このモーメント荷重Ｍは車輪取付けフランジ２ｆｚから連設された大鍔部２４ｚに作用し、研削逃げ部２６ｚに引張り又は圧縮の応力を発生させる。
【０００５】
モーメント荷重Ｍが過大に作用した場合、研削逃げ部２６ｚは切欠き効果により応力集中が発生し、早期にクラックを発生させる虞がある。
【０００６】
また、鍔面２５ｚと円すいころ頭部４１１ｚが接触する位置は使用上適切に接触するように設計されているが、モーメント荷重Ｍが作用した場合、大鍔部２４ｚを変位させてしまい円すいころ頭部４１１ｚと不適切な接触位置となり、焼き付きなどの損傷を引き起こす虞がある。
【０００７】
車両が走行中に縁石に乗り上げたり、急旋回をしたりして、このモーメント荷重Ｍが過大になったとき、反力Ｆ１ｚが大きくなり、研削逃げ部２６ｚに生じる応力が大きくなり、研削逃げ部２６ｚにクラックが発生する虞もある。
【０００８】
本発明は、この問題を解決しようとすることを課題としているが、公知資料を検索した範囲において、この課題に言及した文献は見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような点に鑑みなされたもので、本発明は、車両が走行中に、縁石への乗り上げや急旋回などの際に過大な荷重を受けた場合でも、十分な強度耐久性を有する車輪用ハブユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は、
内周には第１円すい内周軌道および第２円すい内周軌道を有する外輪と、
軸方向に、外端部と、内端部とを有し、前記外端部に車輪取付けフランジを有し、かつ、前記外輪の第１円すい内周軌道に対向する第１円すい外周軌道を外端部側に一体または別体に有する軸体と前記軸体の前記内端部側に外嵌固定されて前記外輪の第２円すい内周軌道に対向する第２円すい外周軌道を有する内輪要素とを含むハブと、
前記外輪の第１および第２円すい内周軌道と、前記ハブの第１および第２円すい外周軌道との間に介在して、第１円すい外周軌道の大径部および第２円すい外周軌道の大径部にそれぞれ連設された大鍔部に設けられ前記第1および第２円すい外周軌道に略直角な鍔面により回転案内され、前記外輪と前記ハブとの相対回転を可能にする円すいころと、
前記円すいころを保持する保持器と、
を備えた車輪用ハブユニットにおいて、
前記ハブは前記外端部と前記第１円すい外周軌道の大径部に連設された大鍔部との間に環状凹部を設け、しかも前記環状凹部の径方向の最小位置を、前記第一円すい外周軌道の外端部側への延長線よりも径方向に内方にあるようにしたことを特徴とする車輪用ハブユニットを提供する。
【００１１】
また、本発明は、
前記軸体の第１円すい外周軌道は、軸体と一体である車輪用ハブユニットが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両が走行中に、過大な荷重を受けた場合でも、十分な耐久性を有する車輪用ハブユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の車輪用ハブユニットに係わる実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
なお、以下の説明中で、外端側は図中、軸方向左側を、また、内端側は、図中、軸方向右側を指すものと定義しておく。
【００１５】
（実施形態１）
図１（ａ）、（ｂ）によって本発明に係わる車輪用ハブユニットの実施形態１を説明する。
【００１６】
図１（ａ）は中心線Ｘ−Ｘより上半分を示す断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を示す拡大図である。
【００１７】
車輪用ハブユニットＨｕは内周に複列の内周軌道を有する外輪１と、
外端側は、外端部２ａに車輪取付けフランジ２ｆを有し、内端側には内端部２３を有し、外輪１の複列の円すい内周軌道に対向する複列の円すい外周軌道を有するハブＨｂと、
外輪１の円すい内周軌道と、ハブＨｂの円すい外周軌道との間に介在する円すいころと、
外輪１の両端部に外輪１とハブＨｂの間を密封する密封シールとから構成されている。
【００１８】
外輪１は、外周に車体取付け用フランジ１ｆを有し、内周には、複列の第１円すい内周軌道１１および第２円すい内周軌道１２を有している。前記第１および第２の内周軌道は、それぞれ外輪の両端部に向かって大径となる円すい面である。
【００１９】
ハブＨｂは、外端部２ａに車輪（図示略）を取付けるための車輪取付けフランジ２ｆおよび内端側に内端部２３を有している軸体２と、軸体２の内端部２３に外嵌固定されている内輪要素３とからなっている。
【００２０】
軸体２は外端部２ａに車輪取付けフランジ２ｆを有し、軸体２の軸方向中央部外周面２ｍのうち車輪取付けフランジ側外周面には、第１円すい外周軌道２１が軸体２に直接形成されている。
【００２１】
内端部２３の外周面は、中央部の外周面２ｍより段部２ｃを介して小径外周面２ｎが設けられ、該小径外周面２ｎの車両中心側（図１中、右方）内端部２３はその端部が加締め部２３１となっている。
【００２２】
軸体２の内周面には駆動軸に取付けるためのセレーション２ｓが形成されている。
【００２３】
また、車輪取付けフランジ２ｆにはボルト９により車輪（図示略）が取付けられる。
【００２４】
外端側の第１円すい外周軌道２１の大径部２１１に連設されて、大鍔部２４が形成されている。大鍔部２４は、第１円すい外周軌道２１に略直角な鍔面２５を有している。大鍔部２４と車輪取付けフランジ２ｆとの間に環状凹部２７が形成されている。
【００２５】
環状凹部２７の軸方向に占める範囲はハブユニット全体の強度を考慮して設計的にきめることが出来る。
環状凹部２７は断面が略単一Ｒ面となっている。環状凹部２７の径方向の最小位置２７１は第１円すい外周軌道２１の外端部側の延長線２１Ｌ１よりも径方向内方に位置している（図１（ｂ）参照）。
【００２６】
軸体２の小径外周面２ｎには内輪要素３が外嵌され、内輪要素３の外周面に第２円すい外周軌道３２が形成されている。内輪要素３は、ハブの加締め部２３１によって段部２ｃとの間で加締め固定されている。
【００２７】
ハブＨｂは第１円すい外周軌道２１と第２円すい外周軌道３２とによって、外輪１の第１および第２円すい内周軌道に対向する複列の外周軌道が形成されることになる。
【００２８】
軸体２は大鍔部２４および第１円すい外周軌道面２１を、例えば高周波焼入れなどで硬度Ｈｒｃ５８−６３になるように硬化層ＨＴ１を形成している。また、内輪要素３の嵌合固定を強固にするために、小径外周面２ｎと段部２ｃをも同様に高周波焼入れなどでＨｒｃ５０程度の硬化層ＨＴ２にしている。大鍔部２４および第１円すい外周軌道面２１の硬化層硬度と、段部２ｃおよび内輪要素嵌合部となる小径外周面２ｎの硬化層硬度を変えるために、この２箇所は分離した熱処理パターンにしている。分離すること無しに全体を同一硬度に熱処理する場合に比べて、分離することによって、段部２ｃに熱の集中から生じる変形を避けることができる。なお、内端部２３の加締め部２３１は、ハブの材料の一つとして好適な中炭素鋼の未熱処理の硬度（Ｈｒｃ１５−２８）程度になっている。
【００２９】
円すいころ４１、４２は軸体２の第１円すい外周軌道２１および内輪要素３の第２円すい外周軌道３２と外輪の第１円すい内周軌道１１および第２円すい内周軌道１２との間に介在し、ハブＨｂと外輪１との相対回転を可能にしている。
【００３０】
また、円すいころ４１，４２は保持器５１，５２により保持されている。
【００３１】
密封シール７１は外端側において外輪１の端面部と車輪取付けフランジ２ｆの外輪端面部の対向面との間に設けられていて軸方向に密封シールを形成している。外端側の密封シール７１は車輪取付けフランジ２ｆの外輪対向面に取付けられる摺動部材７１１と外輪１の端面部に取付けられる芯金７１２と芯金７１２に固着され、摺動部材７１１と摺動するゴムなどの弾性部材からなる複数のシールリップ７１３からなっている。そして、密封シール７１は外輪１の外周部から端面部にかけて組込むので、シール組み付けが容易になる。密封シール７１の半径方向内方には、環状凹部２７が位置している。
【００３２】
密封シール７２は内端側において外輪内周部と内輪要素３の外周面とのあいだに設けられていて径方向に密封シールを形成している。
【００３３】
なお、外端側密封シール７１のシールリップ７１３を、環状凹部２７に直接摺動させる場合は、環状凹部２７の表面粗さを良好にするために、例えば研削面にする等が望ましいし、また、シールリップとの摺動による耐磨耗性をあげるために硬度を上げることも必要である。その場合は、先に説明したように焼入れによって、第１円すい外周軌道２１並びに大鍔部２４の硬化層に連続して硬化層ＨＴ１１を形成することができる。
【００３４】
次に、車輪用ハブユニットＨｕの走行状態に関連して、図１（ｂ）を参照しながら詳しく説明する。
【００３５】
車輪用ハブユニットＨｕが、車両走行中に、急旋回や縁石乗り上げなどのモーメント荷重Ｍ（図中、反時計回りにハブに作用する）が過大に作用する場合、車輪取付けフランジ２ｆから第１円すい軌道２１の間には、引張りまたは圧縮荷重が加わる。そして、鍔面２５と第１円すい外周軌道面２１との交叉する稜線部２１Ｌ２には、鍔面２５と第１円すい外周軌道２１の研削時に必要な研削逃げ部２６が形成されている。研削逃げ部２６には曲げモーメントによって応力がかかり、しかも切欠き効果により応力集中が生じる。しかし、大鍔部２４の背面部には環状凹部２７が大鍔部２４と車輪取付けフランジ２ｆ間に形成されているから、大鍔部２４が応力集中を緩和する。しかも、環状凹部２７は径方向の最小位置２７１が、第１円すい外周軌道の延長線２１Ｌ１よりも径方向に内方に位置するように、しかも、Ｒ寸法が十分に大きく設定されているので、高い応力集中を避けられる状態になる。環状凹部２７の最小位置２７１は、延長線２１Ｌ１の内方にあれば効果があり、下限値はハブユニット全体の強度から設計上考慮すればよい。
【００３６】
また、円すいころ軸受の場合、鍔面と円すいころの頭部はすべり接触であるから、軌道面と円すいころとのころがり接触に比べて、摩擦が大きい。そのためには、潤滑状態を良好な状態にしておくことが大切である。本実施形態においては、環状凹部２７のＲ寸法を十分に大きくとることが出来るので、環状凹部２７をグリース溜まりとして、グリースＧを多く充填することができ、円すいころ頭部４１１と鍔面２５との潤滑状態を良好に維持する効果もあわせ有する。
【００３７】
なお、環状凹部２７の形状を本実施形態では、略単一Ｒ面としているが、単一Ｒ面に限定せず複合的Ｒ面でも良い。
【００３８】
次に、変形例を図２を参照しながら説明する。
【００３９】
本変形例は、実施形態１では第１円すい外周軌道が、軸体に直接形成されているのに比べ、別体の内輪要素３を軸体２に内端部２３の内輪要素３と並列して備え、嵌合固定している。
【００４０】
二つの内輪要素３,３は軸体２の段部２ｃと内端部２３の加締め部２３１によって加締め固定されている。
【００４１】
車輪取付けフランジ２ｆ側に配置されている内輪要素３に関して説明する。内輪要素３は、第１円すい外周軌道３１に連設して大鍔部３４が設けられている。
【００４２】
大鍔部３４と車輪取付けフランジ２ｆとの間で段部２ｃの外周部に環状凹部２７が形成され、環状凹部２７の径方向最下位置２７１は、第１円すい外周軌道３１の外端側への延長線３１Ｌ１よりも内方に設定されている。
【００４３】
大鍔部３４と軸体２は別体になっているので、過大なモーメント荷重Ｍが作用した場合に、大鍔部３４には引張り力による応力集中は生じないが、圧縮による応力集中が生じる。しかし、環状凹部２７により、研削逃げ部３６への高い応力集中を緩和することができる。
【００４４】
図１（ａ）、（ｂ）に説明している同一形状、同一符号、同一部位については、説明を省略する。
【００４５】
なお、以上各実施形態では駆動輪用を対象としたが、従動輪用についても、本発明は実施できるものである。
【００４６】
また、各実施形態は内端部側で内輪要素を加締めによって固定しているが、加締め固定に限定せず、軸体２の内周に形成されているセレーション２ｓと嵌合する駆動軸の肩部(図示略)と駆動軸外端に螺着されるハブ固定用ナットとの間で挟持・固着されるなど通常の固着手段でも実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ），は本発明の実施形態１を表す半断面図である。
【００４８】
（ｂ），図１（ａ）のＡ部の説明図である。
【図２】実施形態１の変形例を示す。
【図３】（ａ）、は従来技術を示す半断面図である。
【００４９】
（ｂ）、図３（ａ）のＡｚ部の説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｈｕ：車輪用ハブユニット
Ｈｂ：ハブ
１：外輪
１１：第１円すい内周軌道
１２：第２円すい内周軌道
２：軸体
２ａ：外端部
２１：第１円すい外周軌道
２１１：第１円すい外周軌道の大径部
２１Ｌ１：第１円すい外周軌道延長線
２３：内端部
２３１：加締め部
２４：大鍔部
２５：鍔面
２６：研削逃げ部
２７：環状凹部
２７１：環状凹部最小位置
２ｆ：車輪取付けフランジ
３：内輪要素
３２：第２円すい外周軌道
３２１：第２円すい外周軌道の大径部
４１：第１列円すいころ
４１１：頭部平面
４２：第２列円すいころ
５１,５２：保持器
７１：外端側密封シール
７２：内端側密封シール
Ｍ：モーメント荷重
Ｆ１：反力
Ｇ：グリース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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